基于西门子S7200PLC的圆形停车库汽车存取控制.pdf-资料库

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中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 基于西门子 S7200PLC 的圆形停车库汽车存取控制王斌* （中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州 221008）摘要：本文介绍了基于西门子 S7-200PLC 的圆形自动化停车库，以满足私家车数量快速增加，交通拥堵愈演愈烈应用需求。结合实际，本车库设计为左旋存车，右旋取车，不用时开关处在空挡位置。经过改进，它还可以发展为多层的立体圆形停车库，这无疑在寸土寸金的城市空间中能起到更好的效果通过实验证明系统运行稳定可靠，具有良好的性能，达到了预期的效果。关键词：电气工程；PLC；可编程序控制器；梯形图；旋转车库控制中图分类号：TP206.1 The circular parking control system based on Siemens S7-200 PLC (School of Information and Electronic Engineering,China University of Mining and Technology,JiangSu xuzhou 221008) Wang Bin Abstract: IThis paper based on Siemens S7-200PLC round automated parking garage to meet the rapidly increasing number of private cars, traffic jams applications. With reality, The key switch containing two positions, turning left to park a car, and turning right to withdraw a car. The switch places at the empty position when out of service. After improvement, it can also be developed to a multi-layer stereoscopic circular system, which can undoubtedly have better effect in the city of the inch soil inch gold. The result shows that the system has achieved the wanted effect and the system is reliable and stable. Keywords: power engineering; Programmable Logic Controller; Ladder; circular parking control 0 引言可编程序控制器（Programmable Logic Controller，简称 PLC），它是以微处理器为核心的通用工业控制装置，是在继电器-接触器控制基础上发展起来的[1]。由于私家车数量快速增加，交通拥堵愈演愈烈。于是，众多交通专家与有识之士指出：不能只关注动态交通，加强静态交通建设成为解决交通拥堵的重中之重。发展自动化停车库，是破解交通难题的一条行之有效的途径。立体停车库开始普及，它较为有效的解决了汽车集中停放和管理的困难，圆形停车库就是其中一种。经过改进，它还可以发展为多层的立体圆形停车库，这无疑在寸土寸金的城市空间中能起到更好的效果。本设计基于西门子 S7-200PLC 的圆形自动化停车库，以期望满足应用需求。 1 本次设计使用的 PLC SIEMENS S7-200 是一类小型 PLC（如图 1.1），其主机的基本结构是整体式，主机上作者简介：王斌 (1985 年 4--)，男，中国矿业大学在校研究生，从事电力电子与电力传动方面研究. E-mail: wangbin8431@126.com - 1 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 有一定数量的 I/O 点，一个主机单元就是一个系统。它还可以进行灵活的扩展，若 I/O 点数不够，则可增加 I/O 扩展模块；如果需要其它特殊功能，如特殊通信与定位控制等，则可增加相应的功能模块。S7-200 具有紧凑的设计，低廉的价格和强大的指令使其可以满足大多数情况下的控制需求。此外丰富的 CPU 类型和电压等级使其在解决用户工业自动化问题时具有很强的适应性[2]。图 1.1 典型的西门子 S7-200 系列外形图 1.2 PLC 与电脑的连接图图 1.3 安装方法本次设计使用的是 S7-200 CPU216。该型号是 S7-200 的早期产品，虽然型号较老，但各方面均能满足当前设计需要。该型 PLC 共有 24 个输入点，16 个输出点。供电的电压幅值范围为 85-264VAC，可以方便的满足多数现场安装需求而不需额外配置稳压电源。有两个 RS-485 通信端口，支持 PPI,DP/T,自由口,N/A 协议。可以使用 EM221（输入扩展模块）、 - 2 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn EM222（输出扩展模块）、EM231（模拟量输入扩展模块）等进行功能扩展[3]。S7-200PLC 是本次设计的核心部分，相当于整个系统的中央控制器作用。以开关量作为控制端输入，按需要由带锁的按钮表示车位的需求情况。输出端由外电源供电，作为检测系统可行性的依据显示系统运行的情况[4]。 2 圆形停车库汽车存取设计与外围接线圆形停车库共有六个泊位，每 60º 分为一个泊位。钥匙开关 SF1～SF6 为六个泊位的选择开关，车库只设一个进出口并设门区信号 BG7。图 2.1 圆形停车库汽车存取设计图当控制系统开始运行工作的时候，PLC 登记当前处在进出口位置的泊位号。钥匙开关分为两档开关，左旋存车，右旋取车，不用时开关处在空挡位置。当有存取车信号时，PLC 记录此位号并判断是存还是取，然后圆盘按照请求泊位号最近的方向转动。转盘转动到进出口位置时停止，转盘停止后打开进出口门，10s 后关门，结束一次存取，等待下一个信号。在处理某一个请求信号的过程中，其它存取请求信号均无效，处理完当前信号并记录此信号，才可以接受下一个信号[5]。用七段数码管显示处在门口的泊位号。在关门信号到位的情况下转盘才可以转动。转盘转动时辅以指示灯闪烁表明系统正在运作，开门前有提示铃声提醒用户注意开门。图 2.2 按钮开关加拨动开关模拟的钥匙开关接线图 - 3 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 图 2.3 外围接线设计图 3 程序设计 3.1 PLCI/O 端口设置首先为实现控制要求，PLC 的 I/O 点要满足输入和输出信号的需求。输入：六个车位在位限位开关各一个输入口；六个钥匙开关存/取个占用两个输入口；门区传感器（车位对准门口）一个输入口；关门到位限位开关（传感器）一个输入口；计算转动的站数（最多三站）三个输入口。输出：转盘顺转和逆转各需一个输出口；进出口开/关各一个输出口；转盘转动时的指示灯占用一个输出口；取车开门时的提示铃声占用一个输出口；七段数码管占用七个输出口。共计 23 输入，13 输出。由于只设一个进出口，那么车库自身的旋转成为必然，转盘若固定顺时针旋转或固定逆时针虽然方便程序设计和安装需求，但转动近 360º 必定浪费时间，在系统的使用高峰时期更会显得不科学。那么控制电机正反转便改进了这一弊端。例如用户需要 1 号车库，但门口是 6 号车库，若一直朝一个方向旋转那么需要旋转 300º，若可双向旋转则每个车库转到门口不大于 180º，减少了近一半时间，大大提高了使用效率。设计使用如下方法解决如何计算转动的站数以控制电机及时停止的问题。首先决定车库是顺转还是逆转。每次的请求车位号送入 CPU 存储器中和当前在门口位置的车位号比较——门口车位号—请求车位号≥3 时转盘逆转；相反则顺转。若门口车位号＜请求车位号的话相减岂不是负数,那么要在决定顺转还逆转的前面先进行比较。若门口车位号＞请求车位号，则立即相减；若门口车位号＜请求车位号，则门口车位号+6-请求车位号。解决了正反转问题，那么计算转动站数的问题迎刃而解。若逆转需用 6-（门口车位号- 请求车位号）。若顺转即为门口车位号-请求车位号。 - 4 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 例如：门口车位号 3，请求车位号 5，那么 3+6-5=4，逆转，转动 6-4=2 站。门口车位号 6，请求车位号 3，那么 6-3=3，逆转，转动 6-3=3 站。门口车位号 4，请求车位号 3，那么 4-3=1，顺转，转动 1 站。在程序具体编辑中要使用到较多算数运算指令和比较指令，另外要存储运算结果需要数据传送指令[6]。门口泊位号与请求信号比较程序段: LD M5.0 LPS AN M0.1 AN M0.2 AW>= VW30, VW2 本次的请求信号与此刻处在门口的泊位号比较 = M0.0 门口泊位号大于请求信号时式 M0.0 得电 LRD AW= VW30, VW2 门口泊位号等于请求信号时使 M0.1 得电 = M0.1 LRD AN M0.0 AN M0.1 AW<= VW30, VW2 门口泊位号小于请求信号时使 M0.2 得电 = M0.2 LRD A M0.0 如果门口泊位号大于请求信号，即 M0.0 得电时，两者结果 EU 相减必大于 0(VW30-VW2>0),那么结果放入 VW4 MOVW VW30, VW4 -I VW2, VW4 LRD A M0.1 如果门口泊位号等于请求信号，即 M0.1 得电时 A I1.4 且泊位正好在门口（I1.4 得电） AN Q0.0 且电机没有顺转 AN Q0.1 且电机没有逆转 = Q0.2 具备以上条件——开门 LPP A M0.2 如果门口泊位号小于请求信号，即 M0.2 得电 MOVW VW30, VW6 相减小于 0，那么先将 VW30（门口泊位号）+6 再减去请 +I +6, VW6 求信号（VW2）结果存入 VW4 MOVW VW6, VW4 -I VW2, VW4 4 结论本文给出了圆形停车库汽车存取控制的设计方案以及部分程序设计，以上程序都经过实验和调试了，下图便是实验中的检测电路，以保证此系统的可靠性，稳定性以及优越性，在实际应用中可以有效地解决存取车的问题，对当今交通拥挤现象有一定的缓解作用。当然也有不足之处，实际建造圆形车库时难度较大，投资较高，有待进一步的改进。再有就是编程 - 5 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 过程中发现许多指令不能使用，造成了一定的影响。下图是本次设计的检测实际电路图。图 4.1 实际检测电路图 4.2 程序中不能使用的指令较多参考文献 [1]肖宝兴西门子 S7-200PLC 的使用经验与技巧[M]. 北京：机械工业出版社，2008.9.20～25 [2]王永华现代电气控制及 PLC 应用技术[M]. 第 2 版北京: 北京航空航天大学出版社, 2008.2.98～107 [3]Frank D.Pentruzella PLC 教程[M]. 第 3 版北京：人民邮电出版社，2007.5.25～37 [4]马丁西门子 PLC200/300/400 应用程序设计实例精讲[M] 电子工业出版社，2008.6.56～67 [5]臧春华电子线路设计与应用[M] 北京：高等教育出版社，2004.7.60～62 [6] SIMATIC S7-200Programmable Controller System Manual[S] 2002.4 [7] 西门子 S7-200CN 可编程序控制器产品样本[Z]. 2008.4 - 6 -

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